海洋具有提供食物和原材料、维持生计、休闲娱乐等功能, 在全球生态系统所提供的服务中, 海洋提供的服务占63%^[1], 同时海洋可提供陆域生态系统不可替代的服务^[2]。尽管海洋生态系统服务功能巨大, 但目前国外上的一些资源专家和相关的国家目标及战略还只是关注陆地生态系统所提供的产品和服务。随着我国“加快建设海洋强国”目标的提出^[3], 提升海洋资本和计量海洋生态系统服务可以帮助根除贫困并促进海洋经济持续发展, 指导人类更好地实现联合国可持续发展目标(Sustainable Development Goals)。当前国内外海洋生态系统服务研究集中在生态系统服务评估理论体系^[4-7]和案例验证, 为能探究海洋生态系统服务的热点和趋势, 有必要对目前所有文献进行计量统计分析。文献计量是一种基于数理统计的分析方法, 它以科学文献的外部特征为研究对象, 研究文献的分布结构、数量关系、变化规律, 进而探讨科学技术的结构、特征和规律, 具有显著的客观性、定量化、模型化的宏观研究优势^[8-12]。目前关于生态系统服务的计量分析大都集中在陆地生态系统服务^[13], 海洋生态系统服务的计量分析相对匮乏, 陆地生态系统服务计量分析包括评价方法和指标体系以及生态补偿等方面, 可为海洋生态系统服务研究提供借鉴。本文以WEB OF SCIENCE及CNKI数据库为数据源, 检索国内外海洋生态系统服务相关文献, 通过文献计量法总结领域热点并分析发展趋势, 以期为了解海洋生态系统服务最新发展动态和后续研究提供借鉴和参考。

1 数据来源与分析方法

以WEB OF SCIENCE数据库中的WEB OF SCIENCE^TM核心合集为数据源高级检索国外文献, 检索式为“TS=((Ocean OR Sea OR Marine) AND (ecosystem* OR ecological system*) AND service*)”, 搜索年份截至2019年4月, 文献类型精炼为Article, 排除相关度较低的Web of Science类别, 共搜索到2838篇文献, 鉴于WEB OF SCIENCE^TM核心合集收录文献均为各个研究领域的核心学术期刊, 因而选取全部2838篇文献。以CNKI数据库为数据源, 高级检索主题为“海洋+生态系统+服务”的国内期刊文献, 通过文献篇名和文献摘要进行文献内容甄别, 剔除相关度低的文献, 共得到文献233篇, 为保证所选文献的代表性, 选取核心期刊文献142篇。

将搜索到的国外2838篇文献导入Bibexcel, 选取出现频率在20以上(不包括20)的关键词, 经过合并相同或相近关键词后共得到45个关键词；国内由于文献数较少, 选取关键词词频为2以上(不包括2), 共得到28个关键词。将所得关键词结果导入Bibexcel, 分别生成45×45和28×28共词矩阵。将生成的矩阵分别导入Ucinet, 保存为.##h格式文件。运用Netdraw, 生成高频关键词共现网络可视图。运用SPSS进行聚类得到聚类分析图, 并划分关键词群集。

2 结果与分析 2.1 发文趋势分析

根据1992—2018年间国外海洋生态系统服务文献每年发文数的变化(图 1), 可将海洋生态系统服务研究分为3个阶段。第一阶段：探索阶段(1992—2006年)：1991年国外科学联合会环境问题科学委员会组织了生物多样性间接经济价值定量研究会议, 促进了生态系统服务的发展^[14]。1992年德国学者Trillmich^[15]发表关于加拉帕戈斯群岛生态系统保护问题的研究。随后, 牙买加^[16]、美国、比利时、加拿大、俄罗斯等国相继发表海洋生态系统服务相关文献, 其中以美国居多。此阶段每年文献数始终不足30篇, 尚未体现增长趋势, 研究方向中, ecology(生态)占比33.6%、marine freshwater biology(海洋淡水生物学)占比30%、environmental sciences(环境科学)占比28.6%；第二阶段：稳定增长阶段(2007—2012年)：人类对海洋的探索加深, 获取海洋生态系统服务需求增大, 随着海洋生态系统服务研究关注度的增加, 年发文量以10—40篇的幅度逐年上涨, environmental sciences(环境科学)占比35.8%、ecology(生态)占比31.2%、marine freshwater biology(海洋淡水生物学)占比22.1%；第三阶段：加速增长阶段(2013—至今)：海水养殖、油气开发、围填海等生态问题凸显, 气候变化造成海洋酸化和生物多样性降低, 海洋生态系统服务功能严重减弱, 海洋经济增长与海洋生态保护的关系急需平衡。2012年生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)建立, 将海洋生态系统服务研究推上新的高度^[17-19]。2013年至今发文量占总发文量的76.57%, 其中environmental sciences(环境科学)占比36.3%、ecology(生态)占比21.2%、marine freshwater biology(海洋淡水生物学)占比20%。年发文量有持续增长的趋势, 推测今后该领域的研究发展势头良好。

CNKI检索到的国内142篇文献每年发文量分为3个阶段(图 1)。第一阶段：萌芽阶段(2004年以前)：2003年, 徐丛春和韩增林^[20]首次针对海洋生态系统服务进行系统地研究, 开我国海洋生态系统服务价值评估体系研究之先河。此阶段发文量少, 属于初步研究；第二阶段：探索增长阶段(2005—2010年)：2005年国家海洋局启动了为期5年的“海洋生态系统服务功能及其价值评估”研究计划^[21], 随后年发文量以平均1篇的幅度波动上升。此阶段属于探索海洋生态系统服务理论体系和研究方法的阶段^[23-26], 研究主题中, 价值评估占该阶段发文量的52.7%, 海洋生态系统占29.1%。第三阶段：波动阶段(2011年至今)：发文量增多, 年平均发文量为11.4篇, 其中价值评估占该阶段发文量的25.1%, 海洋生态系统占比22.3%, 生态补偿占比16.6%, 生态损害占比14.0%。此阶段研究开始趋向成熟, 理论体系逐步完善, 但尚未达到成熟。综合来看, 国内外海洋生态系统服务的研究偏少, 国内研究较国外晚, 但我国该领域研究上升速度快, 但尚未成熟, 呈现波动增长。

2.2 关键词频次分析

关键词是对文章核心的高度概括和精炼, 通过对高频关键词进行分析, 可分析海洋生态系统服务领域研究热点。国外关键词如表 1所示, 频次较高的关键词为“ecosystem services(生态系统服务)”、“climate change(气候变化)”、“biodiversity(生物多样性)”和“marine protected areas(海洋保护区)”等。总体上看, 关键词中涉及生境保护、典型生态系统、全球性变化等方面的词较多。国内关键词如表 2所示, 频次较高的关键词有“生态系统服务”、“价值评估”、“海洋生态系统”等, 并且关键词中涉及“价值”、“评估”等方面较多。综上, 国内外研究热点有较大差异, 国外研究侧重于气候和生物多样性等全球性自然条件的变化对生态系统服务功能等的影响、建立保护区和提高管理；国内研究更倾向于海洋生态系统服务的经济效益以及对由此产生生态损害的评估和生态补偿的测算。

研究的不同时期, 关键词出现频次不同, 分析高频关键词各阶段的变化, 可看出海洋生态系统服务研究各阶段热点, 并掌握其发展趋势。根据上文划分的3个阶段, 利用Bibexcel分别提取国外(表 3)每个阶段文献的居前20位的高频关键词和国内(表 4)每个阶段文献的居前15位的高频关键词。可以看出, 国外高频关键词中, ①ecosystem services(生态系统服务)和biodiversity(生物多样性)始终处于前列, 说明海洋生态系统服务的研究始终基于生态系统服务, 同时生物多样性始终是海洋生态系统服务的研究重点；②climate change(气候变化)关键词频次上升, 说明近十余年来, 气候变化成为影响海洋生态系统服务的最重要因素。气候变化引发的全球性环境演变和生态系统结构功能变化亟需解决；③coral reefs(珊瑚礁)在二、三阶段频次提升, 近十几年来, 珊瑚礁在海洋生态系统供给服务、调节服务、文化服务和支持服务中均具有重要作用, 而目前珊瑚礁退化严重, 应是今后研究重点；④blue carbon(蓝碳)作为近十年的新兴词汇, 其在全球气候变化和碳循环过程中作用显著, 蓝碳研究发展前景广阔, 应进行进一步探究；⑤；fisheries management(渔业管理)、coastal zone management(海岸带管理)、ecosystem-based management(基于生态系统的管理)等词频次增多, 说明国际研究中重视对人类获取海洋生态系统服务的管理, 尤其是EBM位序靠前, 研究空间较大。

国内萌芽阶段仅有两篇文献, 关键词分散、不具备代表性, 因此不予分析。从二、三阶段可以看出：①生态系统服务、价值评估、海洋生态系统、生态系统服务功能这4个关键词始终居于前四位, 说明国内始终致力于价值评估和生态系统功能的研究；②生态损害、溢油的词频增多, 说明海洋环境问题凸显, 影响服务功能, 有必要对海洋生态损害进行评估以指导人类活动；③生态补偿在第三阶段首次列入高频关键词, 且位于前列, 生态补偿是治理和抑制损害的重要途径, 近几年我国致力于明确生态补偿标准、建立生态补偿机制, 目前我国尚未形成完善的生态补偿框架, 有必要进一步研究；④海洋环境科学、生态系统管理等词列入高频关键词, 说明学界开始重视海洋生态系统结构和功能的研究, 海洋生态系统的保护与管理开始成为研究热点。

综合来看, 国外研究偏重于生态学视角, 集中于海洋环境和海洋生态系统结构变化、海洋管理与保护和新技术的研究与应用, 国内研究偏重于经济学视角, 以价值评估、生态损害补偿、生态系统管理与保护以及生态系统结构与功能的研究为主。

2.3 高频关键词共现可视化分析

共词分析是一种基于已有文献进行的内容分析方法, 是文献计量的常用方法。由于每篇文献研究内容并非用孤立的一个词来概括, 而是需要一些关键词共同表达, 同时, 同一领域的关键词大致限定在一定范围内, 不同文献常具有相似关键词^[27]。因而, 对高频关键词进行共词分析, 可体现研究领域的研究主题、研究热点及未来发展趋势。本文运用Netdraw制图, 将共词分析结果可视化, 从而清晰反映出关键词之间的共现关系。网络可视图中节点大小, 表示该关键词同其他关键词共现频次, 频次越高, 节点越大, 该关键词中心度越大；两节点之间连线, 表示这两个关键词同时出现在同一篇文献中, 连线越粗, 表示两关键词共现次数越多, 关系越密切^[28]。

国外文献中海洋生态系统服务关键词共现网络如图 2所示, 节点较大的关键词有“ecosystem services(生态系统服务)”、“climate change(气候变化)”、“biodiversity(生物多样性)”、“fisheries(渔业)”、“marine protected areas(海洋保护区)”以及“management(管理)”等, 一定程度上代表了海洋生态系统服务领域的研究方向。其中, “ecosystem services(生态系统服务)”与“climate change(气候变化)”的节点最大, 连线最粗, 表明与生态系统服务联系最密切的是气候变化。国内由于文献数较少, 关键词数及词频均较少, 共词现象不明显, 在此省略国内海洋生态系统服务研究高频关键词共现网络可视图, 国内海洋生态系统服务研究中最集中的方向是评估海洋生态系统的服务价值。

2.4 高频关键词聚类分析

聚类分析是一种在不确定分类指标的情况下对多要素事物进行分类的定量统计方法, 基本原理是根据对象间的距离对样本点进行依次合并, 从而判断关键词之间的亲疏关系。本文应用SPSS软件进行聚类分析, 将国外45×45矩阵及国内28×28矩阵导入, 纵轴为个案, 所有个案组成样本；横轴为变量, 代表客观事物的某方面特征, 得到系统聚类树状图, 并将高频关键词分别整理成群集如表 5和表 6。

国外关键词聚类群体划分如表 5所示。群集1为海洋生态保护、管理和蓝碳相关研究, 侧重于研究规划与管理海洋空间的利用与人类开发活动, 建立保护区, 并涉及“coral reefs(珊瑚礁)”、“mangrove(红树林)”、“salt marsh(盐沼)”等重要海岸带蓝碳生态系统, 这些生态系统对固碳和海洋乃至全球环境具有重要意义。群集2为生态系统服务功能与价值的研究, 侧重于研究海洋生态系统服务功能的损失、退化和恢复, 研究区集中在“Baltic Sea(波罗的海)”和“Mediterranean Sea(地中海)”等海域。群集3与群集4是出现最多的关键词, “climate change(气候变化)”与“ecosystem services(生态系统服务)”具有权衡与协同关系^[29], 气候变化是生态系统服务功能发生改变最重要最根本的自然条件, 导致海洋碳吸收能力减弱, 海洋生态系统结构改变^[30-31], 同时, 海洋具有强大的调节气候的功能, 促进气候变化的良性发展。

国内关键词较少, 聚类群体划分为两类, 结果如表 6所示。群集1涉及关键词较多, 主要是案例验证, 分为两个方面, 一是海洋生态系统服务功能及服务价值量评估, 二是海洋生态损害如围填海、溢油等及损失评估, 并从可持续发展的角度将两方面结合, 研究人类活动造成生态损害对海洋生态系统服务功能的影响, 建立生态损害补偿机制。群集2主要是基础理论, 侧重于建立海洋生态系统服务价值评估理论体系, 陈尚等^[32-33]提出海洋生态资本的概念, 并在海洋生态资本理论框架下评估生态服务价值, 价值评估是国内生态系统服务研究的重要方向。

综上所述, 国内外关键词群集具有一定相似之处, 都是基于海洋生态系统服务功能与应对生态损害问题的研究。不同之处在于国外研究主要侧重于生态问题、生态保护与保护区管理规划, 大量研究集中在气候变化对海洋生态系统服务功能的影响, 基于生态过程探索生态服务, 并对一些典型海洋生态系统如红树林、珊瑚礁等进行了具体研究。国内则更多在于海洋服务价值量估算和案例验证, 侧重于经济方面的研究, 生态保护、维护生态系统结构方面的研究较少。

3 结论

本文运用文献计量方法, 对海洋生态系统服务领域历年发文量、关键词频次、高频关键词等进行研究, 分析了国内外该领域的发展趋势和研究热点并得出如下结论：

(1) 国外海洋生态系统服务研究始于1992年, 年发文量呈指数增长, 从2006年开始, 年均增长32篇, 2018年年发文量已近500篇, 主要方向有environmental sciences、ecology、marine freshwater biology, 所占比重各阶段变化不大；国内研究起步较晚始于2002年, 呈波动增长, 价值评估在各阶段研究中均占最大比重, 探索增长阶段高达52.7%, 波动阶段稍有回落。国内外研究均处于发展阶段, 随着对海洋生态系统服务研究的日益重视, 其研究力度不断加大, 趋向于案例验证的成熟研究。

(2) 国内外研究热点有一定差异。国外着重研究了人类活动对生物多样性和海洋环境等的影响、气候变化和生态系统服务的权衡与协同关系、生态系统结构变化、服务功能变化和海洋生态系统规划管理等；国内侧重于经济效益研究, 具体包括估算生态系统服务价值量、评估生态损害造成的损失价值量和生态补偿等。

(3) 研究方向上, 国外研究有两点侧重, 一是在海洋开发利用过程中的生态保护问题, 并从生态过程和全球变化的角度研究生态服务变化, 探讨如何合理获取服务；二是气候变化从温度、海水酸碱度和海洋生态过程等方面对生态系统服务功能的影响。国内集中于定量海洋服务价值的方法研究, 包括评估研究区海洋生态系统服务价值的案例验证和价值评估方法和体系的基础理论研究, 但缺乏从气候变化和海洋生态过程变化角度的评估。研究尺度上, 国外研究区范围以生态系统类型为划定标准, 而国内往往以行政区划范围为标准, 造成研究区断裂、不符合自然发展特征的问题。

综上所述, 海洋生态系统服务研究是当前海洋环境与资源研究的重点和热点。国内外研究的侧重点有明显差异, 国外基于生态系统内部结构的研究优于国内, 专注于生态过程、各自然要素的相互作用关系和海域规划管理；国内区域生态服务价值评估案例研究居多, 理论研究偏少, 尚未形成统一的完善的评估体系, 仍需要评估机理与方法的创新。结合2030年联合国海洋可持续发展目标, 未来研究重点应放在以下几个方面：

(1) 海洋生态系统服务价值构成。由于海洋生态系统结构复杂, 人类获取服务能力随着科技进步改变, 因而海洋生态系统服务具有多样性和多变性。为能够尽可能准确评估海洋生态系统服务价值, 需要深入研究其内在价值, 明确生态系统内个要素联系和相互作用方式^[34-36]。

(2) 气候变化与海洋生态系统服务的权衡和协同。气候变化导致海水温度升高、海平面上升、海洋酸化^[37-38]等对海洋生态系统造成生物多样性降低^[39-40]、珊瑚白化、食物链改变、陆域面积减少、沿海灾害风险增大^[41]等影响。不同尺度的气候变化如何影响海洋生态系统服务价值^[42-44]、如何利用海洋生态系统服务功能缓解气候变化、海洋碳汇潜力和增碳途径^[45-46]是应是今后研究重点。

(3) 基于生态系统的管理(Ecosystem-based Management, EBM)和海洋规划。基于生态系统的管理将包括人类在内的整个生态系统纳入研究范围, 旨在维护生态系统健康、自我恢复能力和资源环境承载力。EBM可指导海洋功能区划、海洋保护区建设、海岸带综合管理^[47-53]等, 是近年来研究重点, 也是未来需要着重研究的方向。

(4) 生态损害补偿。人类用海活动造成生态环境不断恶化, 海域使用金远低于实际损害成本, 需要生态损害补偿来补充海洋生态价值损失^[54]。目前, 补偿关系链条、补偿标准、监管体系尚未完善^[55-57], 用海活动集中于围填海、滨海电厂、溢油等工程项目^[58], 陆源污染研究较少。补偿主体和受偿主体、损害机理、补偿标准、法律等监管体系等方向是未来研究的重点和难点。